[发明专利]二阶陷波带宽可控的小型超宽带陷波天线

说明书

技术领域

本发明涉及平面小型化超宽带陷波天线，尤其涉及陷波选择性良好、带宽可控的超宽带陷波天线。

背景技术

近年来，超宽带(Ultra-Wideband)通信系统越来越受到人们的关注。相对于传统的无线通信系统来说，无载波脉冲技术的超宽带通信有其特有的优点：高速的数据传输速率、低功率损耗、短距离等。可以相信，超宽带通信极有可能成为未来近距离的通信方式。作为超宽带通信的前端设备和重要组成部分，超宽带天线的研究已经成为了近年来的研究热点。对超宽带天线的研究包括小型的尺寸、简单的结构、良好的阻抗匹配、稳定的辐射特性和高增益等方面。

然而，在超宽带固有的频段内，还存在一些窄带通信系统，如无线局域网WLAN，工作在5.15-5.825GHz。为了减小超宽带系统和WLAN系统之间的信号干扰，一个简单的方法就是可以在天线的前端级联一个带阻滤波器，用来滤除指定的频段信号。但将天线和滤波器级联势必会增大电路的尺寸，同时还增加了设计的复杂度和生产成本。而将天线和带阻滤波器集成在一起，设计出一个具有陷波特性的超宽带天线将很好的解决这些问题。

在过去几年，各种各样的超宽带陷波天线已经被设计出来，探索了很多实现陷波的方法。这些方法可以归纳为在辐射体或地板上开各种形状的缝隙，或者是在馈线旁边或辐射体附近加载谐振器。但是，这些陷波天线的陷波大都是由单个谐振器来实现的，不具备良好的频率选择特性，很难满足实际应用中高信噪比的要求。陷波的带宽也是一个超宽带陷波天线的重要参数，超宽带陷波天线应该可以调节陷波的带宽来满足特定的需要。以往的设计中，由于采用的是一阶谐振单元，所以很难实现一种简单有效的实现陷波的方式。另外，这个天线的尺寸比较大，不能满足小型化的移动设备的要求。

超宽带天线将主要应用在小型化移动设备中，所以，天线的小型化是一个必需考虑的因素。另外，为了减小超宽带通信系统和已有的无线通信系统之间的频段干扰，设计一个选择性良好、带宽可控的二阶特性的陷波具有重要的意义。

发明内容

本发明为了解决现有超宽带天线尺寸较大、陷波带宽不可控、选择性差的技术问题，提供一种二阶陷波带宽可控的小型超宽带陷波天线，利用二阶谐振器来实现单个陷波，使得陷波的选择性和二阶带宽可控性得到了很大的改善；在通信环境中，能够提供良好的抗干扰效果。

本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：二阶陷波带宽可控的小型超宽带陷波天线，印刷在介质板上，包括设置在介质板正面的阶跃宽度缝隙、设置在介质板背面的微带馈线、置于所述微带馈线背面的终端开路的四分之一波长缝隙以及置于所述阶跃宽度缝隙旁边的终端短路的半波长缝隙；所述微带馈线上的电磁波耦合到所述阶跃宽度缝隙上，并且辐射出去；所述四分之一波长缝隙与所述微带馈线垂直；所述四分之一波长缝隙和所述半波长缝隙构成两个在陷波频段内相互耦合的谐振器。

所述陷波天线的陷波带宽可调范围为7.2%-18.2%，陷波带宽的调节通过分别调节四分之一波长缝隙及半波长的尺寸或长度实现。

本发明的原理如下：小型化是超宽带天线设计的一个重要方面，天线的工作带宽和尺寸有着重要的联系。往往尺寸减小将会导致天线的匹配带宽，特别是低频段的带宽相应的减小。在本发明中，通过将天线的缝隙设计成阶跃宽度，并且通过背面的50欧姆微带线耦合馈电，可以在很小的天线尺寸上实现很宽的阻抗匹配带宽，能够基本上覆盖整个超宽带的频段。阶跃宽度的缝隙可以使得在超宽带的频段内产生几个匹配点，并且这些匹配点可以通过调节缝隙的尺寸来分别调节。通过在天线上开一段终端短路、对应陷波中心频率的半波长缝隙，同时在馈线的背面与馈线垂直的开一条终端开路、对应陷波中心频率四分之一波长的缝隙，可以实现一个具有二阶特性的陷波。相对于单个谐振器形成的单阶陷波，陷波的选择性和相应的带宽的可控性有了很大的改善。半波长谐振器和四分之一波长谐振器的谐振频率分别为5.65GHz和5.35GHz。单个谐振器形成的陷波选择性差，带宽窄，不能满足实际应用的需要。把两个谐振器放在一起可以使得两个谐振器产生的陷波耦合在一起，形成一个选择性和带宽都得到很大改善的二阶陷波。此外，陷波的带宽可以通过调节这两个谐振器的谐振频率来控制。分别调节两个缝隙的长度可以独立的控制陷波上下边频的截止频率，从而调节带宽。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点及效果：